최근 S-ATA 방식 하드디스크 가격의 하락과 대용량화의 추세에 따라 S-ATA 방식 하드디스크를 이용한 RAID 구축에 많은 관심이 몰리고 있다.
현재 최신 메인보드에서는 사우스브리지에 의한 기본적인 RAID 장치가 장착되어 출시되는 추세에 있고 150MB/s 고속의 S-ATA 방식을 이용하고 있기 때문에 단순한 수치상으로는 서버 및 워크스테이션에 사용되는 SCSI 하드디스크에 버금가는 기대 성능이 있기 때문이며 저렴한 비용으로 안정적인 백업 시스템까지 활용할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.
|
 현재 최신 메인보드에서는 사우스브리지에 의한 고속의 S-ATA 인터페이스와 RAID 장치가 기본 장착되어 출시되는 추세에 있다.
|
|
그러나 메인보드의 사우스브리지를 이용한 S-ATA 방식 RAID의 구축 방법은 일반적으로 잘 알려져 있지 않기 때문에 초보자들이 구축하기에는 약간 어려운 점이 있으며 반면에 실제 구축 과정과 방법은 그리 어렵지 않기 때문에 S-ATA RAID를 통한 고성능의 PC 성능 향상을 위해 한번쯤은 도전해보아도 좋을 듯 싶다.
그럼 이 시간에는 pcBee와 함께하는 메인보드의 노스브리지에 의한 S-ATA 방식 RAID의 구축과 효과 및 성능에 대해 알아보도록 하자.
RAID란?
RAID는 하드디스크의 성능 향상과 데이터의 안정성을 위해 두 개 이상의 하드디스크 드라이브의 조합으로부터 한 개의 논리 디스크 드라이브를 만드는 방식이다. 쉽게 설명하자면 2개의 하드디스크를 하나로 묶어 하나의 단일 하드디스크로 사용하는 것을 말하며 RAID 레벨에 따라 하드디스크의 성능과 하드디스크의 기계적인 결함으로부터 데이터를 안전하게 보관할 수 있는 장점이 있다.
|
RAID는 하드디스크의 성능 향상과 데이터의 안정성을 위해 두 개 이상의 하드디스크 드라이브의 조합으로부터 한 개의 논리 디스크 드라이브를 만드는 방식이다. |
|
또한 RAID 레벨은 사용 용도와 성능에 따라 다양한 방식으로 구성할 수 있으며 현재 시장에 출시되고 있는 최신 메인보드에서 지원하고 있는 RAID 레벨에는 RAID 0과 RAID 1, RAID 0+1, RAID 5 등이 있으며 일반 유저들은 RAID 0과 RAID 1을 많이 사용하고 있다.
RAID 0과 RAID 1의 특징
RAID 0은 스트라이프라 불리우며 2개 이상의 하드디스크를 직렬로 연결하여 한 개의 단일 하드디스크로 사용하는 방식이다. 따라서 데이터는 연결된 여러 하드디스크에 분산되어 저장되기 때문에 빠른 데이터 입출력이 가능한 특징이 있으며 하나의 드라이브에서 장애가 발생하면 데이터를 복구하지 못하는 단점이 있다. 즉, RAID 0 레벨은 여러 하드디스크를 하나로 묶어 대용량의 단일 하드디스크로 사용할 수 있으며 높은 성능의 빠른 디스크 입출력이 장점이라 할 수 있다.
|
RAID 0은 스트라이프라 불리우며 2개 이상의 하드디스크를 직렬로 연결하여 한 개의 단일 하드디스크로 사용하는 방식이기 때문에 빠른 디스크 입출력이 장점이라 할 수 있다. |
|
RAID 1은 미러링이라 하며 2개 이상의 하드디스크를 병렬로 연결하여 마치 거울과 같은 쌍 구조를 가지게 된다. 따라서 한 쌍으로 구성된 하드디스크는 각각 똑같은 데이터를 기록하고 두 데이터를 동시에 읽게 되며 기계적인 결함이 있을 경우 정상적인 한쪽 하드디스크 드라이브에서 결함을 보완해주게 된다. 즉, 중요한 정보 및 데이터의 보관시 유리하며 각각 두 개의 하드디스크로 구성되기 때문에 하드디스크의 용량에는 손실을 보게되고 속도 향상에도 영향을 미치지 못하는 단점이 있다.
|
RAID 1은 미러링이라 하며 2개 이상의 하드디스크를 병렬로 연결하여 마치 거울과 같은 쌍 구조를 가지고 있기 때문에 한쪽 드라이브에서 물리적인 결함이 있을 경우 정상적인 한쪽 하드디스크 드라이브에서 결함을 보완해주게 된다. |
|
RAID의 구성 및 설치
RAID 0 구축하기
여기까지 RAID의 개요와 특징에 대해서 알아보았으며 여기서부터는 초보자들도 쉽게 RAID 0과 RAID 1 시스템을 구축해보는 방법에 대하 알아보도록 하겠다.
RAID를 구성하려면 먼저 동일한 용량과 제조사 및 스펙 가진 2대 이상의 하드디스크 드라이브를 준비해야만 한다. 물론 하드디스크의 용량과 스펙이 서로 다르더라도 RAID의 구성은 가능하나 동일하지 않을 경우에는 용량이 적고 속도가 낮은 하드디스크를 기준으로 RAID의 성능과 용량이 설정되기 때문에 RAID를 이용한 성능 향상에는 좋지 않은 영향을 주게 되며 최상의 성능으로 끌어올리기 위해서는 동일한 용량과 제조사 및 스펙을 가진 하드디스크를 사용하는 것이 좋다.
|
RAID의 성능을 최상으로 끌어올리기 위해서는 동일한 용량과 제조사 및 스펙을 가진 하드디스크를 사용하는 것이 좋다. |
|
이렇게 2대의 하드디스크가 준비되었으면 자신의 PC에 하드디스크를 장착하고 메인보드에 위치한 여분의 S-ATA 포트와 하드디스크를 연결한 뒤 하드디스크에 전원을 연결하고 PC를 부팅 시킨다. 이때에는 PC의 기본적인 설정 어플리케이션인 CMOS에 진입하기 위해 DEL 키를 눌러 CMOS에 진입하고 Intergrated Pheripherals 메뉴에서 "SATA" 모드를 선택한 뒤 옵션을 RAID로 설정해주어야 한다. 다음에는 밖으로 나와 설정을 저장하고 다시 PC를 재부팅 해준다.
|
CMOS에 진입하여 Intergrated Pheripherals 메뉴에서 "SATA" 모드의 옵션을 RAID로 설정해주어야 하며 밖으로 나와 설정을 저장하고 다시 PC를 재부팅 해준다. |
|
다음으로는 RAID의 레벨과 어레이를 구성하기 위해 Intel RAID 바이오스에 진입해야만 한다. PC를 재부팅하면 다음 화면과 같이 RAID 설정 상태를 보여주는 화면이 나타나게 된다. 이때 Ctrl+I 키를 누르게 되면 Intel RAID 바이오스에 진입하게 되는데 1∼4의 간단한 메뉴로 구성되어 있으며 RAID의 생성, 삭제, RAID 해제 재설정과 현재 RAID 구성의 정보를 표시하고 있다.
|
Intel RAID 바이오스에 진입하기 위해서는 PC 부팅시 Ctrl+I 키를 누르면 된다. |
|
RAID를 구성하기 위해 CREATIVE RAID Volume 메뉴를 선택하면 볼륨의 이름과 RAID의 레벨, 디스크 선택, 스트립 사이즈 등을 설정하게 되며 가장 중요한 선택 부분인 RAID의 레벨은 RAID 0과 RAID 1을 선택할 수 있다. 여기에서는 먼저 임의의 볼륨을 작성하고 RAID 레벨에서 RAID 0 스트라이프로 설정한다.
|
RAID를 구성하기 위해 CREATIVE RAID Volume 메뉴를 선택하여 볼륨의 이름과 RAID의 레벨, 디스크 선택, 스트립 사이즈 등을 설정해준다. |
|
그리고 디스크 메뉴를 선택하면 새로운 창이 나타나면서 현재 PC 시스템에 장착되어 있는 하드디스크의 정보가 나타나고 RAID로 묶을 하드디스크를 선택할 수 있게 되는데 여기에서는 하단 2개의 하드디스크를 스페이스바로 선택하고 볼륨을 생성해준 뒤 밖으로 나온다.
|
RAID로 묶을 하단 2개의 하드디스크를 스페이스바로 선택하고 볼륨을 생성해준 뒤 밖으로 나온다. |
|
다음은 스트립사이즈인데 최대 128KB까지 설정이 가능하며 값이 높을수록 워크스테이션이나 높은 성능의 데스크탑 PC를 위한 최고의 성능을 내어주게 된다. 여기까지 설정이 완료되면 디스크의 볼륨 크기는 자동으로 설정이 되기 때문에 CREATE VOLUME를 선택하고 밖으로 나오면 최종적으로 RAID의 설정이 완료되게 된다.
|
스트립 사이즈는 4KB에서 최대 128KB까지 설정이 가능하며 값이 높을수록 워크스테이션이나 높은 성능의 데스크탑 PC를 위한 최고의 성능을 내어주게 된다. |
|
기타 DELETE RAID VOLUME 메뉴는 생성된 RAID의 볼륨을 삭제하는 기능을 가지고 있고 Reset Disks to Non-RAID는 비 RAID의 재설정 기능을 가지고 있다. 또한 RAID 0 레벨의 스트라이프 설정과 같이 RAID 1의 미러링의 설정 방식도 RAID 레벨을 변경함으로써 쉽고 간단하게 설정이 가능하다.
|
기타 DELETE RAID VOLUME 메뉴는 생성된 RAID의 볼륨을 삭제하는 기능을 가지고 있고 Reset Disks to Non-RAID는 비 RAID의 재설정 기능을 가지고 있다. |
|
이렇게 INTEL RAID 바이오스의 설정이 완료되면 윈도우로 부팅하고 RAID 드라이버를 설치해야만하며 RAID 설치 드라이버는 구입한 메인보드 제조사에서 제공한 설치 드라이버 CD에 포함되어 있어 별 어려움없이 간단하게 설치할 수 있다.
|
Intel RAID 바이오스의 설정이 완료되었으면 윈도우로 부팅하여 RAID 드라이버 설치한다. |
|
다음으로 RAID 드라이버가 설치되었으면 RAID 프로그램을 활성화시켜 RAID를 구성해야 한다. RAID 설치 프로그램을 실행시키면 다음 화면과 같이 현재 하드디스크의 설치 상태를 확인할 수 있으며 상단에 위치한 메뉴 중 작동 메뉴를 선택하고 RAID 볼륨 작성을 선택한다.
|
RAID 프로그램을 활성화시키고 RAID의 구성과 RAID 볼륨 작성을 실행한다. |
|
RAID 볼륨 작성을 선택하면 RAID 볼륨 마법사가 나타나게 되는데 앞서 INTEL RAID 바이오스를 설정한 것처럼 볼륨의 이름과 RAID 레벨, 스트립 크기를 설정하고 다음 단계로 넘어가면 다음과 같이 하드디스크들이 RAID 0 스트라이프 타입의 어레이로 묶여져 있는 모습을 볼 수 있습니다.
|
RAID 볼륨 마법사에서 볼륨의 이름과 RAID 레벨, 스트립 크기 등울 설정하고 다음 단계로 넘어가면 하드디스크들이 RAID 0 스트라이프 타입의 어레이로 묶여져 있게 된다. |
|
하지만 이 상태로는 정상적인 하드디스크로 그대로 사용이 불가능하기 때문에 하드디스크를 처음 구입하고 초기화하는 것처럼 제어판의 디스크 관리에서 하드디스크를 초기화 시켜줘야만 한다. 다음과 같이 디스크 관리를 선택하게 되면 디스크 초기화 마법사가 나타나게 되는데 초기화할 하드디스크를 선택하고 설정을 마치면 디스크가 활성화되게 된다.
|
디스크 초기화 및 변환 마법사를 통해 하드디스크를 초기화 시키고 볼륨을 생성하면 디스크가 활성화되게 된다. |
|
이때 2개의 하드디스크이지만 디스크 1로만 나타나게 되는 것은 앞서 확인한바와 같이 이미 RAID 0의 스트라이프로 묶여져 있기 때문에 윈도우에서는 1개의 하드디스크로 설정되어 있기 때문이다. 마지막으로 이 드라이브의 볼륨을 생성하여 포맷을 하게 되면 RAID 0 스트라이핑의 설치가 완료되며 내컴퓨터를 선택하여 하드디스크의 상태를 확인하게 되면 2개의 하드디스크가 아닌 1개의 하드디스크로 구성되어 있는 모습을 볼 수 있다.
|
내컴퓨터를 선택하여 하드디스크의 상태를 확인하게 되면 RAID 0 스트라이프 및 2개의 하드디스크가 아닌 1개의 하드디스크로 구성되어 있는 모습을 볼 수 있다. |
|
RAID 1 미러링 구축하기
RAID 1 미러링의 구축은 RAID 0 스프라이핑 때와 크게 다르지는 않으며 단 몇 가지 옵션만 변경해 주면 된다. 먼저 PC를 재부팅하고 Ctrl+I 키를 눌러 INTEL RAID 바이오스 설정 화면에 진입 한 다음 1번의 Create RAID Volume을 선택하고 각각 볼륨의 이름과 RAID 레벨, 디스크, 스트립 크기 등을 설정하게 되는데 RAID 0 스트라이핑 때와는 다르게 RAID 1의 미러링으로 RAID 레벨을 변경하게 되면 스트립 크기 설정 메뉴는 비 활성화되며 하드디스크의 용량도 2개가 아닌 1개의 하드디스크 용량만 표시하게 된다.
|
RAID 1 미러링의 구축은 RAID 0 스프라이핑 때와 크게 다르지는 않으며 RAID 레벨 조정과 몇 가지 옵션만 변경해 주면 된다. |
|
윈도우가 부팅되었으면 RAID 프로그램의 RAID 볼륨 마법사를 통해 RAID 1 미러링으로 선택하고 RAID 0 스트라이핑 때와 마찬가지로 제어판의 디스크 관리에서 하드디스크를 초기화시키고 활성화 시켜 포맷을 하게 되면 RAID 1 미러링 설치가 완료된다.
|
RAID 볼륨 마법사를 통해 RAID 1 미러링으로 선택하고 RAID 0 스트라이핑 때와 마찬가지로 제어판의 디스크 관리에서 하드디스크를 초기화시키고 활성화 시켜 포맷을 하게 되면 RAID 1 미러링 설치가 완료된다. |
|
마지막으로 내컴퓨터에서 하드디스크를 확인하게 되면 비록 2개로 하드디스크로 묶여진 하드디스크이지만 단 1개의 하드디스크로만 표시하고 있으며 하드디스크 1개의 용량만을 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.
RAID의 성능과 안정성은?
그럼 이렇게 S-ATA 방식 하드디스크를 이용한 RAID의 성능과 장점에는 무엇이 있을까? 일반적으로 RAID 0 스트라이프로 사용하였을 경우 1개의 하드디스크 때 보다 약 50% 정도 성능 향상을 꾀할 수 있다고 하며 RAID 1의 미러링일 때에는 중요한 데이터의 백업 저장시 1개의 하드디스크가 물리적인 손상을 입었을 경우 나머지 1개의 하드디스크에서 이를 보완하여 높은 신뢰성을 주는 특징과 장점이 있는데 이를 실제로 테스트 해보았다.
|
RAID 구축에 사용된 하드디스크는 웨스턴디지털의 WD3200JD 모델 제품으로 320GB 용량, S-ATA 인터페이스, 7200RPM, 8MB의 버퍼를 가지고 있다. |
|
테스트 환경은 다음과 같으며 RAID 구축에 사용된 하드디스크는 웨스턴디지털의 WD3200JD 모델 제품으로 320GB 용량, S-ATA 인터페이스, 7200RPM, 8MB의 버퍼를 가지고 있다. 또한 테스트 프로그램으로는 다음 도표와 같으며 절대적인 성능 수치 테스트보다는 비 RAID와 RAID 0이나 RAID 1 상태의 성능을 상대적으로 평가하는 것에 촛점을 두었다.
|
테스트 환경 |
|
프로세서 |
인텔 펜티엄4 EE 3.46GHz |
|
메인보드 |
기가바이트 GA-8AENXP-D (i925XE) |
|
메모리 |
마이크론 DDR2-533 (512 × 2 = 1GB) |
|
하드디스크 |
씨게이트 바라쿠타 7200.7 80GB (S-ATA)
웨스턴디지털 WD3200JD 320GB 2대 |
|
운영체제 |
윈도우 XP 프로페셔널 (서비스팩 2) |
|
드라이버 |
인텔 스토리지 유틸리티 4.6 |
|
테스트 프로그램 |
|
데이터 전송률 |
HD Tach 3.0 |
|
어플리케이션 성능 |
Sandra 2005 파일 시스템 벤치마크
PCMark 2004 하드디스크 벤치마크 |
RAID 0의 성능 테스트
다음 그래프는 비교 상대인 비 RAID 상태의 웨스턴디지털 WD3200JD 하드디스크와 RAID 0 스트라이프시의 성능 테스트 결과이다.
비 RAID 시와 RAID 0 스트라이프시의 성능 데이터를 가지고 종합적으로 평가를 내릴 때 HD Tach에서는 Random Access 수치가 서로 비슷한 결과를 보여 주고 있지만 평균 읽기 테스트에서는 47MB/s에서 95.2MB/s로 2배 이상의 성능 향상이 있음을 알 수 있다. 이는 동일한 크기의 데이터를 가지고도 2개의 하드디스크 사용으로 인한 데이터의 읽기 및 쓰기 성능이 그만큼 향상되고 있다는 것을 뜻하고 있다.
또한 실제 PC에서 작업하는 어플리케이션의 성능을 알아볼 수 있는 Sandra 2005 File System 테스트와 PCMark 2004 Hard Disk Benchmark에서도 수치는 다르지만 상대적으로 이러한 결과를 뒷받침하고 있다.
다음은 파일의 쓰기 및 읽기 테스트로 실제 체감 성능을 확인할 수 있는 부분인데 일반적으로 읽기보다는 쓰기 기능의 수치가 낮게 나오며 고용량 파일의 쓰기 및 읽기시 성능이 저하되는 경향이 있다. 그러나 다음 결과를 보면 약 50MB/s의 일률적인 꾸준한 전송률을 보이고 있으며 상대적으로 성능 저하가 우려되었던 읽기 성능과 고용량의 파일의 전송 테스트에서도 안정적인 쓰기 및 읽기가 이루어지고 있음을 알 수 있다.
|
파일 쓰기 / 읽기 테스트 |
|
테스트 파일 |
쓰기 |
읽기 |
|
717MB 파일 |
14.28 초 |
14.69 초 |
|
243MB 파일 |
4.72 초 |
4.72 초 |
|
2.15GB 폴더 |
42.44 초 |
44.78초 |
RAID 1의 성능 및 안정성 테스트
다음은 앞에서와 마찬가지로 비 RAID 상태의 웨스턴디지털 WD3200JD 하드디스크와 RAID 1 미러링 상태의 성능 테스트 결과인데 HD Tach에서 Random Access와 평균 읽기 성능이 다소 향상되어 있는 모습을 볼 수 있으며 Sandra 2005 File System 테스트에서도 약간의 성능 향상이 나타나고 있다.
또한 PCMark 2004 Hard Disk 테스트에서도 약 10% 정도 성능 향상이 있는 나타나고 있는데 이는 각각 동일한 데이터를 각각 저장하고 있기 때문에 쓰기 성능 보다는 읽기 성능에서 약간의 성능 향상이 있음을 짐작해 볼 수 있다.
하지만 RAID 1 미러링의 장점은 단연 데이터의 백업시 안전한 데이터의 저장과 높은 신뢰성에 있다. 따라서 여기에서는 인위적으로 물리적인 하드디스크의 손상을 가해 실제로 하나의 하드디스크가 손상이 되어도 나머지 하드디스크에서도 이를 보완해주고 있는지 테스트 해 보았다.
데이터를 가지고 있는 RAID 1 미러링 상태의 2개로 묶여져 있는 하드디스크 중 하나의 하드디스크를 선택하여 전원 연결을 해제해 보았는데 다음 보는 바와 같이 탐색기를 열어 확인해 본 결과 동일한 볼륨의 하드디스크에서 동일한 데이터를 그대로 가지고 있는 것을 볼 수 있다. 그러나 Intel RAID 설정 프로그램을 살펴보면 하나의 하드디스크가 RAID 시스템에서 해제되어 있는 모습을 볼 수 있으며 이것으로 RAID 1 미러링의 데이터 안정성은 증명되었다고 할 수 있다.
결론
이제까지 S-ATA 인터페이스 방식의 하드디스크를 활용한 RAID 시스템에 대해서 알아보았다. 결과적으로는 RAID 0 스트라이프시 약 30% ∼ 50%의 높은 데이터 읽기 및 쓰기 성능 향상을 맛 볼 수 있었기 때문에 고속의 데이터 전송 작업과 고성능 워크스테이션에서도 충분히 활용할 수 있는 성능을 가지고 있다고 할 수 있으며 RAID 1 미러링시에도 약간의 읽기 성능 향상과 하나의 하드디스크가 물리적으로 손상을 입었어도 나머지 하나의 디스크에서 이를 안정적으로 보완해주는 장점이 있기 때문에 고신뢰성을 지닌 고성능의 백업 시스템으로 활용이 가능하다는 결론으로 모아지고 있다.
또한 점점 고용량화 돼가고 가격이 저렴해지는 S-ATA 인터페이스 방식의 하드디스크의 사용과 최신 메인보드에서 기본적으로 장착되고 있는 RAID 기능 지원 등으로 앞으로는 개인용 PC에서도 고성능의 작업이 가능한 RAID 시스템을 저렴하게 구축 및 활성화 될 것으로 전망되고 있다.
샬롬~
